王 超

（中國石化集團勝利油田鉆井工程技術(shù)公司，山東 東營257064）

1 SL6000地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)簡介

SL6000地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)是勝利油田自主研發(fā)的隨鉆測井設(shè)備，屬于正脈沖地質(zhì)無線隨鉆測量系統(tǒng)。該儀器可以提供雙向自然伽馬、多探測深度的電磁波電阻率參數(shù)的隨鉆測量數(shù)據(jù)。SL6000可以隨鉆測取地質(zhì)參數(shù)，并依據(jù)要求，繪制出相應(yīng)類型的測井曲線，提供給地質(zhì)人員進(jìn)行地質(zhì)分析。SL6000進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向，能準(zhǔn)確地控制井眼軌跡穿行于儲層中有利位置，有效的回避油／氣或油／水界面。近幾年已在勝利油田內(nèi)外部市場取得了良好的使用效果。在施工過程中，該儀器的深度追蹤關(guān)系到地質(zhì)參數(shù)與相應(yīng)地層對應(yīng)的準(zhǔn)確性，所以準(zhǔn)確的深度追蹤是成功施工的關(guān)鍵。度相加或相減，從而達(dá)到準(zhǔn)確追蹤鉆頭深度（鉆頭深度大于井深就開始追蹤井深）的目的。

鉤載傳感器是和大繩死端的懸重液壓腔連通的，由于鉆具的重量與懸重液壓腔的壓力成正比，鉤載傳感器的輸出電壓與液壓腔的壓力也成正比，即鉤載傳感器的輸出電壓與鉆具的重量成正比。如果知道游車空載時的重量g0（其實只是游車重量）及鉤載傳感器的輸出電壓V0、鉆具到底后鉆具和游車的總重量g1以及此時鉤載傳感器的輸出電壓V1，就可建立鉤載傳感器輸出電壓和鉆具懸重之間的線性關(guān)系（見圖1）。據(jù)此，只要知道上述4個值并輸入到軟件Calibration－h(huán)ookload中，軟件就能準(zhǔn)確追蹤鉆具的懸重。

2 SL6000系統(tǒng)深度追蹤原理

進(jìn)行SL6000施工，其深度是由鉤載傳感器（Hookload Sensor）和深度傳感器（Depth Wheel）協(xié)同作用以實現(xiàn)深度追蹤。

2.1 鉤載傳感器

鉤載傳感器主要監(jiān)視鉆具的狀態(tài)。當(dāng)鉆具座于卡瓦（Slip－In）時，鉆具不能活動，雖然游車上下活動、深度傳感器及SL6000LWD軟件記錄的脈沖計數(shù)有變化，但是軟件記錄的鉆頭位置、井深等數(shù)據(jù)是不變的，變化的只有脈沖計數(shù)、游車高度及相關(guān)參數(shù)。當(dāng)鉆具解開卡瓦（Slip－Out）時，表示鉆具已掛在游車上且鉆具可以隨游車上下運動，軟件就會根據(jù)深度傳感器脈沖方向（正或反）及脈沖數(shù)的變化量、脈沖數(shù)對應(yīng)的層位系數(shù)計算出鉆具上或下運動的距離，并把這一改變量和鉆頭深

圖1 鉤載輸出電壓和鉆具懸中之間的關(guān)系

2.2 深度傳感器

國產(chǎn)深度傳感器有磁脈沖傳感器（大）和光電脈沖傳感器（小），只要連接正確，這兩種深度傳感器就都有如下共同點:①具有方向性，軟件都能識別其轉(zhuǎn)動的方向，這是軟件確定深度是應(yīng)加或減的基礎(chǔ)；②每轉(zhuǎn)動一圈，產(chǎn)生的脈沖數(shù)是一個常量（記為C，國產(chǎn)的每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生20〈大〉／12〈小〉，C國產(chǎn) ＝20／12，單位:個脈沖）；③能準(zhǔn)確追蹤深度。

深度傳感器和滾筒軸連接:滾筒轉(zhuǎn)動一圈，深度傳感器產(chǎn)生C個脈沖。該C值除以大繩所在滾筒層位的系數(shù)（測量出來的，假設(shè)為f，單位為:個脈沖／m），就可得出滾筒轉(zhuǎn)動一圈在大繩對應(yīng)的層位處鉆具的運動距離為:L＝C／f。

同理，如果假設(shè)滾筒大繩排列層位的深度系數(shù)為fi，滾筒在該層位產(chǎn)生的脈沖數(shù)為Ci，則鉆具運動的長度為:Li＝Ci／fi。

如果滾筒大繩從第一層運動到第N層（N小于滾筒可運動最大層數(shù)），則鉆具運動的距離為:

3 現(xiàn)場施工深度追蹤技巧

根據(jù)深度傳感器原理可知，在SL6000施工中，要想深度追蹤準(zhǔn)確，關(guān)鍵在于大繩在某一層運動所產(chǎn)生的脈沖必須和該層對應(yīng)的深度系數(shù)對應(yīng)。如果大繩實際層位和軟件采用的深度系數(shù)不一致，誤差就會產(chǎn)生，而且這種誤差越累積越大，最后導(dǎo)致工作量增加。

3.1 傳感器深度校正系數(shù)的確定

1）吊環(huán)上裝上吊卡，下放游車使吊卡座于轉(zhuǎn)盤面，游車處于自然的拉緊狀態(tài)，大繩無松弛。

2）在SL6000LWD MAIN／Acquisition／Depth／Setup Drawworks 窗口下的Counts: （set）（見圖2）項設(shè)置初始記數(shù)1 000，后點擊“Set”按鈕。該值設(shè)置為1 000，是為了防止在工作過程中出現(xiàn)負(fù)記數(shù)的情況。該值記為A。

圖2 深度追蹤校正系數(shù)的設(shè)置

脈沖計數(shù)（Counts）記錄的是軟件啟動、深度系統(tǒng)設(shè)置完畢后大繩所在的位置，根據(jù)該值系統(tǒng)軟件準(zhǔn)確調(diào)用其對應(yīng)的深度系數(shù)以追蹤鉆具深度的變化。SL6000施工過程中，該數(shù)據(jù)是確定大繩所在位置的唯一準(zhǔn)確參數(shù)。一般以吊卡處于轉(zhuǎn)盤面位置為基準(zhǔn)，或井口接方鉆桿時游車所在位置為基準(zhǔn)，通常兩者同時采用。

3）在SL6000LWD MAIN／Acquisition／Depth／Setup Drawworks 窗口下的Block Height: （set）項設(shè)置初始吊卡高度，該數(shù)據(jù)的初始計數(shù)（游車掛鉆具座于轉(zhuǎn)盤面）與脈沖計數(shù)（Counts）有對應(yīng)關(guān)系。

Block Height At Zero Cnts:該項指計數(shù)器為0時游車的高度。根據(jù)上面的建議，該數(shù)據(jù)建議輸為0。

游車高度Block Height是一個參考值，在深度追蹤準(zhǔn)確的情況下，該值和脈沖數(shù)Counts是對應(yīng)的。但在實際施工過程中，特別是實際層位和實際深度系數(shù)不一致的時候，該數(shù)據(jù)對準(zhǔn)確追蹤深度沒有任何意義。因此建議在施工過程中，不用該值對深度進(jìn)行調(diào)控。但是該值最好能準(zhǔn)確反應(yīng)游車高度以方便施工。

4）點擊校正（Calibrate）按鈕，顯示界面（見圖3），對脈沖計數(shù)和鉆具移動長度進(jìn)行記錄。同時將長度可達(dá)30米的卷尺綁在吊卡上，其0讀數(shù)與吊卡的底部平面對齊。

圖3 計算校正系數(shù)的界面

5）上提鉆具，同時監(jiān)視滾筒上最底層大繩的位置。當(dāng)大繩即將進(jìn)入上一層時，停止上提鉆具。

6）將卷尺拉直，在卷尺與鉆具平行或與轉(zhuǎn)盤面垂直的情況下，讀取卷尺至轉(zhuǎn)盤面處的讀數(shù)。該值記為B，將該值輸入到圖3所示的Block Pos（m）窗口的第一個空格內(nèi)。同時讀取計算機上所顯示的脈沖讀數(shù)，該值記為C，點擊“〈〈”按鈕，該值將自動輸入到圖2所示的Crossover（cts）窗口的第一個空格內(nèi)。

7）重復(fù)步驟5和6，分別測試出從最底層往上的第二、第三、第四、第五層所對應(yīng)的大繩變化量、計算機檢測到的脈沖記數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)測試結(jié)束，點擊OK，完成操作，層位對應(yīng)脈沖計數(shù)及校正系數(shù)自動計入主窗口。

這里需要注意的是，最后一層（5 915以上 ）的系數(shù)（152）并不一定能完全測量出來，有時出于安全需要只要測量一部分大繩的運動量即可，對于SL 6000施工，一般推薦該值為5 000。

8）輸入完畢，深度校正系數(shù)設(shè)置完畢。上下活動鉆具，檢查深度傳感器對深度的追蹤是否正確。如果誤差很大，須重新校正。

3.2 深度校正基準(zhǔn)點的確定

SL6000施工過程中，在調(diào)校深度時，首先要找到一個或兩個基準(zhǔn)點。一般來說，吊卡座于轉(zhuǎn)盤面是一個最好的基準(zhǔn)點，鉆具只要處于該位置，在脈沖數(shù)Counts項中輸入該位置的基準(zhǔn)脈沖數(shù)（1 000），實際脈沖數(shù)和實際深度系數(shù)就能統(tǒng)一和一致。其次，把接方鉆桿時游車所在位置當(dāng)作第二個基準(zhǔn)點。這樣，施工過程中，在接單根時，在脈沖數(shù)Counts項中輸入該位置的基準(zhǔn)脈沖數(shù)，實際脈沖數(shù)和實際深度系數(shù)就能統(tǒng)一和一致。

為了做到這一點，要求在校深度之處，首先找出、記下這兩個點的基準(zhǔn)脈沖數(shù)，實際施工過程中根據(jù)施工情況可以立即將實際脈沖數(shù)和實際深度系數(shù)調(diào)到統(tǒng)一和一致的地步。

3.3 鉆進(jìn)過程中對追蹤深度的校正

在地面設(shè)置的深度追蹤校正系數(shù)，當(dāng)鉆具到達(dá)井底后，由于大繩承受重量的變化等因素，計算機所顯示的深度與實際深度可能產(chǎn)生一些偏差。偏差過大是不允許的，這時就要對鉆進(jìn)過程的追蹤深度進(jìn)行校正，使追蹤深度和實際深度相吻合。

3.3.1 下鉆過程中，監(jiān)視計算機對深度的追蹤情況

下鉆到底，和地質(zhì)結(jié)合，計算出鉆具放到一定位置時鉆頭的實際位置。將鉆具放到該位置，核對追蹤深度和實際鉆頭位置是否吻合。如果不吻合，應(yīng)校正追蹤深度進(jìn)行。校正方法如下:

1）在SL6000LWD MAIN／Acquisition／Depth／Depth Control窗口的New Depth項的Bit項輸入鉆頭的實際位置（見圖4）。

圖4 鉆進(jìn)過程中對傳感器追蹤深度的校正

2）如果在起、下鉆過程中顯示的井深和起鉆前相比有變化，則在SL6000LWD MAIN／Acquisition／Depth／Depth Control窗口的New Depth項的Hole項輸入實際井深。

如果實際井深和測量的井深確實有很大的誤差，但上次的井深并沒有錯誤，這時可以采取修改深度追蹤系統(tǒng)校正系數(shù)的方法，進(jìn)行校正。具體的方法見下面的“對深度追蹤系統(tǒng)誤差的校正”。

3）在鉆進(jìn)過程中，要時時監(jiān)視追蹤深度及各傳感器工作狀態(tài)的顯示情況。如果傳感器狀態(tài)與實際不符，應(yīng)查明原因，及時改正。如果追蹤深度與實際深度誤差很大，再次執(zhí)行本步驟的1、2，對追蹤深度和鉆頭深度進(jìn)行校正。

4）每鉆進(jìn)一個單根，應(yīng)記錄計算機顯示的鉆頭位置的追蹤深度和實際的鉆頭位置深度以及二者間的誤差。如果鉆頭位置的追蹤深度和實際的鉆頭位置深度間的誤差小于1m，且誤差值無大的變化，則不用校正深度。如果誤差值變化很大，則說明深度追蹤系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差，應(yīng)按下面的方法對系統(tǒng)誤差進(jìn)行校正。

3.3.2 對深度追蹤系統(tǒng)誤差的校正

深度追蹤的系統(tǒng)誤差是由于校正系數(shù)的不準(zhǔn)確而引起的誤差，其表現(xiàn)為定量地逐漸偏大或偏小。這時除了上述方法重新確定校正系數(shù)外，還可以采取修改系數(shù)的方法對系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正。實際施工過程中，為了防止測井深度數(shù)據(jù)的突然變化而導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失或同一類型的數(shù)據(jù)重復(fù)，一般采用修正校正系數(shù)的方法，逐步將追蹤深度校正到實際深度。具體的方法如下:

1）每打完一個單根，記錄鉆頭位置的追蹤深度（A）、實際鉆頭位置深度（B）及二者間的誤差（記為Δd），Δd＝A－B。

2）如果Δd逐漸變化，則說明存在系統(tǒng)誤差。

3）在存在系統(tǒng)誤差的情況下，首先弄清系統(tǒng)誤差主要是由滾筒上的哪一層大繩引起的。找出設(shè)置的該層大繩的校正系數(shù)，假設(shè)為Fx，其中x表示為某一層大繩。

4）計算出深度追蹤系統(tǒng)誤差修正系數(shù)Δf，Δf＝A／B。

5）輸入新的校正系數(shù)。新的校正系數(shù)等于 Δf＊Fx。

6）將新的校正系數(shù)值輸入到如圖2所示的Factor窗口中的x層位置。

7）按照上面的方法，找出其它層位大繩的相應(yīng)修正系數(shù)，并輸入新的校正系數(shù)。

8）經(jīng)過一段時間的施工后（一般為一個單根），檢查鉆頭位置的追蹤深度（A）、實際鉆頭位置深度（B）以及二者間的誤差（記為Δd）。

如果Δd等于或接近零，則說明新的校正系數(shù)正確。

如果追蹤深度與實際深度間的誤差越來越大，說明新的校正系數(shù)不對，需重新校正。

9）施工過程中，追蹤深度與實際深度始終應(yīng)一直保持一致。在施工完畢，準(zhǔn)備起鉆時，應(yīng)將深度監(jiān)視窗口的“鉆具離開井底（off）”的開關(guān)鎖住，防止起、下鉆過程中，井深深度值被改寫。

4 結(jié)論

1）現(xiàn)場SL6000施工過程中，確保深度系統(tǒng)準(zhǔn)確追蹤深度的關(guān)鍵就是確保大繩所在滾筒的層位和軟件采用的深度系數(shù)一致。

2）確保大繩所在滾筒的層位和軟件采用的深度系數(shù)一致的關(guān)鍵在于在基準(zhǔn)點對軟件深度追蹤系統(tǒng)進(jìn)行基準(zhǔn)校正。

3）修改深度校正系數(shù)時，系數(shù)變大，測量的深度將偏小。系數(shù)變小，測量的深度將變大。

［1］劉西林.地質(zhì)導(dǎo)向無線隨鉆測量儀器FEWD現(xiàn)場施工常見問題探討［J］.石油鉆探技術(shù)，2005，33（04）:73－75.

［2］張辛耘，王敬農(nóng)，郭彥軍.隨鉆測井技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢［J］.測井技術(shù)，2006，30（01）:101.